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1、2010年第4-5期上海电力输电网金属技术监督极端风力条件下铁塔拉线组件的受力分析李颖,季献武,肖嵘(华东电力试验研究院有限公司,上海200437)摘要:2009年6月14日,受强对流天气影响,江苏某500kV线路发生84~87号铁塔倾倒,88号塔头严重受损,89号挂线支架严重受损。事件的起因是86号塔4号拉线组件在飑风作用下脱离了拉线基础连接件,造成铁塔拉线间拉力不均,铁塔失稳后倾倒。通过对失效的4号拉线地锚环在极端风力条件下铁塔拉线组件的受力分析,指出单次极端风力不足以造成拉线组件受损,但长期的交变荷载会造成金属疲劳损伤,并在极端风力情况下突发
2、失效。建议对该线路金属部件加强原材料质量检验和线路建设用材监督,开展寿命评估工作,以免类似事故发生。关键词:铁塔;拉线;极端风力;受力分析中图分类号:TM727文献标识码:A1引言2009年6月14日19:12,受强对流天气影响,江苏某500kV线路三相跳闸,重合不成。现场发现84~87号4基铁塔倾倒,2基塔头受损。倒塔当时实测风速10级以上,在水平风载的作用下,86号塔的4号拉线地锚拉环首先脱离拉线基础连接件,致使铁塔失稳顺风向倾斜,铁塔倾倒前将3号拉线塔头联板撕裂,铁塔完全失去平衡,最终倒塌。最早倾倒的86号铁塔为ZLM339型拉线猫头塔,倒前
3、全貌见图1,倒塔现场示意及拉线布置见图2。86号铁塔倾倒后引起相邻的85、87号拉线塔失稳倾倒,88号塔塔头在导地线不平衡张力作用图1ZLM339型拉线猫头塔下,挂线支架向89号塔侧拉弯变形,89号塔塔头拉线塔由塔头、主柱和拉线组成。塔头和主挂线支架受损。85号塔倾倒后又引起84号塔塔柱由角钢组成的空间桁架构成,有较好的整体稳头拉线PLP预绞丝拉脱,从而引起84号塔在导地定性,能承受较大的轴向压力。拉线组件由塔头线不平衡张力作用下,朝略偏北方向连锁倾倒。联板、高强度镀锌钢绞线和拉线基础连接件用组图2倒塔现场及拉线布置示意259输电网金属技术监督上
4、海电力2010年第4-5期成,能承受很大的拉力。拉线自重力总86号塔4号拉线在飑风作用下脱离拉线基是作用在拉线平面础连接件是整起事件的起因,因此对事故当时86内且垂直于地面,可号塔拉线组件进行受力分析,是查找事故原因的将其分解为垂直于重要一环。拉线轴线的qy和顺拉线轴线的qx两个2拉线受力分析分量:2.1拉线状态方程式qx=qsin∀拉线受力分析如图3所示,其作为柔索的状qy=qcos∀态方程可用式(1)表示:(2)拉线风荷载222图3拉线受力分析风荷载与杆塔ETlqiq0ETli-0=2(2-2)(1)24Ai0l式中20初始状
5、态下的拉线应力,N/mm;2i某一计算状态下的拉线应力,N/mm;q0初始状态下作用在拉线上的荷载,N/m;qi某一计算状态下作用在拉线上的荷载,N/m;t0初始状态下的温度,!ti某一计算状态下的温度,!E2T钢绞线拉线的弹性模量,160000N/mm;图4作用在拉线上的风荷载分析l拉线长度,m;横担方向夹角为!,则风荷载在各拉线平面内的A拉线横截面积,mm2;分量为:l拉线支承点的位移量,mm;WX1=WX3=Wcos(-!)#拉线的线膨胀系数;∀拉线对地夹角,(∀)。WX2=WX
6、4=Wcos(+!)2.2作用在拉线上的荷载垂直于拉线平面且垂直于拉线轴线的分量为:作用在拉线上的荷载主要有拉线自重力和风WXY1=WXY3=WX1sin∀=Wcos(-!)sin∀荷载,拉线风荷载如图4所示。拉线金具的重力WXY2=WXY4=WX2sin∀=Wcos(+!)sin∀由于设在拉线的两端,一般可以忽略。(3)垂直于拉线轴线的荷载合力拉线与横担方向的夹角用表示,设拉线对垂直于拉线轴线方向的荷载分量有Wxy、Wy2地夹角为∀,拉线横截面积为A(mm),单位长度和q,它们的合力如式(2)所示。的重力为Z(N/m),单位长度的风荷载为W(N/2.3
7、拉线伸长量的计算m),长度为l(m)。杆塔受荷载后拉线将伸长或缩短,如图5所(1)拉线自重力示。杆塔发生位移,拉线点B将位移至B'点,BB'22拉线(1):q1=Wy1+(Wxy1+qy)222=Wsin(-!)+[Wcos(-!)sin∀+qcos∀]22拉线(2):q2=Wy2+(Wxy2-qy)222=Wsin(+!)+[Wcos(+!)sin∀-qcos∀](2)22拉线(3):q3=Wy3+(Wxy3-qy)222=Wsin(-!)+[Wcos(-!)sin∀-qcos∀]22拉线(4):q4=Wy4+(Wxy4+qy)222=Wsin(+!)
8、+[Wcos(+!)sin∀+qcos∀]2602010年第4
